基因指導蛋白質(zhì)的合成Word版含解析

第1節(jié)基因指導蛋白質(zhì)的合成課標內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質(zhì)的合成。1.生命觀念：根據(jù)結構和功能觀，理解RNA的結構和功能。2．科學思維：通過分析與綜合，進行轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中的有關計算；并通過分類與比較，明確中心法則各生理過程的異同。一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1．RNA的結構與種類(1)基本單位及組成①磷酸；②核糖；③堿基：A、U、G、C；④核糖核苷酸。(2)空間結構：一般是單鏈，且比DNA短。(3)RNA的種類及其作用①eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名稱：信使RNA（mRNA）,作用：DNA的信使))②eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名稱：核糖體RNA（rRNA）,作用：組成核糖體))③eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名稱：轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）,作用：識別并轉(zhuǎn)運氨基酸))2．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念(2)過程二、遺傳信息的翻譯1．密碼子與反密碼子密碼子反密碼子種類64種61種位置mRNAtRNA實質(zhì)決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基(終止密碼除外)與密碼子發(fā)生堿基互補配對的3個相鄰的堿基2.翻譯(1)概念的理解(2)過程起始：mRNA與核糖體結合↓運輸：tRNA攜帶氨基酸置于特定位置↓延伸：核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，由對應tRNA運輸相應的氨基酸加到延伸中的肽鏈上（一個mRNA分子上可以結合多個核糖體）↓終止：當核糖體讀取到mRNA上的終止密碼時，合成終止↓脫離：肽鏈合成后，從核糖體與mRNA的復合物上脫離，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質(zhì)分子三、中心法則1．提出者：克里克。2．中心法則的提出及其發(fā)展(1)圖示：(2)根據(jù)圖示，完成下表：項目序號生理過程遺傳信息傳遞過程最初提出①DNA復制DNA流向DNA②轉(zhuǎn)錄DNA流向RNA③翻譯RNA流向蛋白質(zhì)發(fā)展補充④RNA復制RNA流向RNA⑤逆轉(zhuǎn)錄RNA流向DNA判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．遺傳信息轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物只有mRNA。()2．轉(zhuǎn)錄和翻譯都是以mRNA為模板合成生物大分子的過程。()3．一個tRNA分子中只有一個反密碼子。()4．mRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質(zhì)。()5．在蛋白質(zhì)合成過程中密碼子都決定氨基酸。()6．DNA病毒沒有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則。()[答案]1．×提示：轉(zhuǎn)錄合成的RNA有三種類型：mRNA、tRNA、rRNA。2．×提示：轉(zhuǎn)錄的模板是DNA分子的一條單鏈，不是mRNA。3．√4．×提示：核糖體在mRNA上移動翻譯出蛋白質(zhì)。5．×提示：密碼子共有64種，有3種終止密碼子，不決定氨基酸，決定氨基酸的密碼子有61種。6．×提示：DNA病毒沒有RNA，但其遺傳信息的傳遞仍遵循中心法則，包括DNA復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯三個過程。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯1．轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較轉(zhuǎn)錄翻譯時間個體生長發(fā)育的整個過程場所主要在細胞核核糖體模板DNA的一條鏈mRNA原料4種核糖核苷酸21種氨基酸條件酶(RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA產(chǎn)物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽鏈特點邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個mRNA上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈堿基配對A—U，T—A，C—G，G—CA—U，U—A，C—G，G—C遺傳信息傳遞DNA→RNAmRNA→蛋白質(zhì)意義表達遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀2.遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較項目遺傳信息密碼子反密碼子概念DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基tRNA上與密碼子互補的3個堿基作用控制生物的性狀直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識別密碼子，轉(zhuǎn)運氨基酸種類多樣性64種61種圖解3.相關圖解及分析(1)圖解：(2)分析：4．基因表達過程中的相關數(shù)量計算DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關系(1)圖示：(2)規(guī)律：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目＝1/3mRNA中堿基數(shù)目＝1/6DNA(或基因)中堿基數(shù)目。合作探究：1.RNA為什么適合做DNA的信使？提示：(1)RNA一般為單鏈，比DNA短，可以通過核孔從細胞核進入細胞質(zhì)。(2)RNA是另一種核酸，也是由四種核苷酸組成的，也可以儲存大量的遺傳信息。(3)RNA與DNA之間也遵循堿基互補配對原則。2．運輸氨基酸的工具是哪種結構？為什么說它是真正起“翻譯”作用的結構？提示：運輸氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密碼子，能和mRNA上的密碼子相識別，一端能攜帶氨基酸，是真正起“翻譯”作用的結構。1．(不定項)下圖為真核生物細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄過程的示意圖，下列說法正確的是()A．①鏈的堿基A與②鏈的堿基T互補配對B．②是以4種核糖核苷酸為原料合成的C．如果③表示酶分子，則它的名稱是RNA聚合酶D．轉(zhuǎn)錄完成后，②需通過兩層生物膜才能與核糖體結合BC[本題考查的是轉(zhuǎn)錄過程，其中①鏈為模板鏈，②鏈為RNA，①鏈中的堿基A與②鏈中的堿基U互補配對；③表示RNA聚合酶；轉(zhuǎn)錄完成后，②通過核孔進入細胞質(zhì)，穿過0層生物膜。]2．(2020·全國卷Ⅲ)細胞內(nèi)有些tRNA分子的反密碼子中含有稀有堿基次黃嘌呤(I)。含有I的反密碼子在與mRNA中的密碼子互補配對時，存在如圖所示的配對方式(Gly表示甘氨酸)。下列說法錯誤的是()A．一種反密碼子可以識別不同的密碼子B．密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結合C．tRNA分子由兩條鏈組成，mRNA分子由單鏈組成D．mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變C[根據(jù)圖像可知，反密碼子CCI可與mRNA中的GGU、GGC、GGA互補配對，說明一種反密碼子可以識別不同的密碼子，A項正確；密碼子與反密碼子的堿基互補配對，密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結合，B項正確；tRNA分子和mRNA分子都是單鏈結構，C項錯誤；由于某些氨基酸可對應多種密碼子，故mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變，D項正確。]3．一個mRNA分子有m個堿基，其中(G＋C)有n個；由該mRNA指導合成的蛋白質(zhì)有兩條肽鏈。則控制該mRNA合成的DNA分子至少含有的(A＋T)數(shù)、合成蛋白質(zhì)時最多脫去的水分子數(shù)分別是()A．m、(m/3)－1B．m、(m/3)－2C．2(m－n)、(m/3)－1D．2(m－n)、(m/3)－2D[由題意知，mRNA分子有m個堿基且(G＋C)的數(shù)目為n，則此mRNA分子中(A＋U)的數(shù)目為(m－n)，控制其合成的DNA分子模板鏈中(A＋T)的數(shù)目至少為(m－n)，整個雙鏈DNA分子中(A＋T)的數(shù)目至少為2(m－n)；由mRNA分子有m個堿基可知，以其為翻譯模板可合成最多含m/3個氨基酸的蛋白質(zhì)分子，題干中給出此蛋白質(zhì)分子有兩條肽鏈，脫去的水分子數(shù)最多應為(m/3)－2。]原核生物與真核生物基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的辨別(1)真核細胞的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細胞核中，翻譯發(fā)生在細胞質(zhì)中，在空間和時間上被分隔開進行，即先轉(zhuǎn)錄后翻譯。(2)原核細胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯沒有分隔，可以同時進行，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。過程如右圖所示：圖中①是DNA模板鏈，②③④⑤表示正在合成的4條mRNA，每條mRNA上有多個核糖體同時進行翻譯過程，翻譯的方向是從下到上。(3)轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個DNA，是轉(zhuǎn)錄其中的基因，不同種類的細胞，由于基因的選擇性表達，mRNA的種類和數(shù)量不同，但tRNA和rRNA的種類沒有差異。中心法則1．中心法則的內(nèi)容及應用(1)細胞生物及噬菌體等DNA病毒的中心法則(2)煙草花葉病毒等大部分RNA病毒的中心法則(3)HIV等逆轉(zhuǎn)錄病毒的中心法則(4)高度分化的細胞內(nèi)中心法則的表達式DNAeq\o(――→,\s\up10(轉(zhuǎn)錄))RNAeq\o(――→,\s\up10(翻譯))蛋白質(zhì)(5)能分裂的細胞內(nèi)中心法則的表達式(1)逆轉(zhuǎn)錄需要逆轉(zhuǎn)錄酶。(2)逆轉(zhuǎn)錄和RNA復制只有在某些病毒復制時才能進行。(3)哺乳動物成熟的紅細胞中無遺傳信息的傳遞。2．中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能(1)傳遞遺傳信息：通過DNA復制完成的，發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過程或細胞增殖過程中。(2)表達遺傳信息：通過轉(zhuǎn)錄和翻譯完成的，發(fā)生在個體發(fā)育過程中。3．中心法則與基因表達的關系4．中心法則五個過程的比較過程模板原料酶堿基配對方式產(chǎn)物實例DNA的復制DNA的每一條母鏈脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶A—T、T—A、G—C、C—GDNA以DNA作遺傳物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)錄DNA的一條鏈核糖核苷酸RNA聚合酶A—U、T—A、G—C、C—GRNA除病毒外幾乎所有生物翻譯信使RNA21種氨基酸A—U、U—A、G—C、C—G多肽除病毒外的細胞生物RNA的復制RNA核糖核苷酸RNA復制酶A—U、U—A、G—C、C—GRNA以RNA作遺傳物質(zhì)的生物RNA的逆轉(zhuǎn)錄RNA脫氧核苷酸逆轉(zhuǎn)錄酶A—T、U—A、G—C、C—GDNA某些RNA病毒等合作探究：下圖為一組模擬實驗，假設實驗能正常進行且五支試管中都有產(chǎn)物生成，請分析此圖解中A～E試管所模擬的過程分別是什么？提示：A—DNA復制；B—轉(zhuǎn)錄；C—RNA復制；D—逆轉(zhuǎn)錄；E—翻譯。1．下圖表示生物界的中心法則，有關敘述正確的是()A．健康的人體內(nèi)可以發(fā)生圖中所有過程B．煙草花葉病毒侵入宿主細胞后發(fā)生①→②→③→④的過程C．⑤過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與D．該圖揭示了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律D[分析圖形可知，健康的人體內(nèi)可以發(fā)生圖中①DNA復制、②轉(zhuǎn)錄和③翻譯過程，A項錯誤。煙草花葉病毒是RNA病毒，侵入宿主細胞后發(fā)生⑤RNA復制和⑥翻譯過程，B項錯誤。④過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與，C項錯誤。]2．某種RNA病毒在增殖過程中，其遺傳物質(zhì)需要經(jīng)過某種轉(zhuǎn)變后整合到真核宿主的基因組中。物質(zhì)Y與脫氧核苷酸結構相似，可抑制該病毒的增殖，但不抑制宿主細胞的增殖，那么物質(zhì)Y抑制該病毒增殖的機制是()A．抑制該病毒RNA的轉(zhuǎn)錄過程B．抑制該病毒蛋白質(zhì)的翻譯過程C．抑制該RNA病毒的反(逆)轉(zhuǎn)錄過程D．抑制該病毒RNA的自我復制過程C[本題主要考查中心法則。RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄生成DNA，需要的原料是4種脫氧核苷酸，物質(zhì)Y與脫氧核苷酸結構相似，會混入逆轉(zhuǎn)錄生成的DNA中，致使逆轉(zhuǎn)錄生成的DNA不能整合到真核宿主的基因組中，影響病毒RNA及蛋白質(zhì)的合成，從而抑制該病毒增殖，故只有C項正確。]中心法則各生理過程快速確定的三大依據(jù)[課堂小結]知識網(wǎng)絡構建核心語句歸納1.RNA有三種：信使RNA(mRNA)、轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)。2.轉(zhuǎn)錄的主要場所是細胞核，條件是模板(DNA的一條鏈)、原料(4種核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。3.翻譯的場所是核糖體，條件是模板(mRNA)、“搬運工”(tRNA)、原料(21種氨基酸)、酶和能量。4.密碼子共有64種，其中決定氨基酸的密碼子有61種，3種終止密碼子不決定氨基酸。5.一種氨基酸對應一種或多種密碼子，一種密碼子最多只決定一種氨基酸。6.在遺傳信息的流動過程中，DNA、RNA是信息載體，蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物，而ATP為信息的流動提供能量。生命是物質(zhì)和能量的統(tǒng)一體。1．如圖為核苷酸的模式圖，下列相關說法正確的是()A．DNA與RNA在核苷酸上只有②不同B．如果要構成ATP，在①位置上加上兩個磷酸基團即可C．③在人的遺傳物質(zhì)中只有4種D．DNA分子中每個②均只與一個①相連C[分析題圖可知，①是磷酸基團，②是五碳糖，③是含氮堿基。DNA與RNA在核苷酸上的不同點主要有兩點，一是在DNA中②為脫氧核糖，在RNA中②為核糖；二是在DNA中③有A、T、C、G4種，在RNA中③有A、U、C、G4種，A錯誤。如果要構成ATP，要在①位置上加上兩個磷酸基團，②應為核糖，③應為腺嘌呤，B錯誤。人的遺傳物質(zhì)是DNA，在DNA中③只有4種(A、G、C、T)，C正確。DNA分子的一條脫氧核苷酸鏈中多數(shù)②與兩個①相連，D錯誤。]2．(不定項)對于下列圖解，正確的說法有()A．表示DNA轉(zhuǎn)錄過程B．共有5種堿基C．共有8種核苷酸D．A均代表同一種核苷酸ABC[由題干信息可知，圖為DNA轉(zhuǎn)錄過程。因為DNA與RNA的基本單位不同，故相同堿基代表不同核苷酸，所以圖示核苷酸種類為8，堿基種類數(shù)為5。]3．如圖為多聚核糖體合成肽鏈的過程，有關該過程的說法正確的是()A．圖示為多個核糖體合成一條多肽鏈的過程B．mRNA沿著三個核糖體從右向左移動C．三條肽鏈在氨基酸排列順序上各不相同D．由圖示可推測少量mRNA可以合成大量的蛋白質(zhì)D[圖示為三個核糖體合成三條多肽鏈的過程；翻譯過程中是核糖體沿著mRNA進行移動的，根據(jù)肽鏈的長短，可判斷出核糖體沿mRNA的移動方向是從右向左；合成的三條肽鏈是以同一條mRNA為模板的，因此氨基酸的排列順序相同；一條mRNA可以和多個核糖體結合，可在短時間內(nèi)合成大量的蛋白質(zhì)。]4．結合下圖分析，下列敘述錯誤的是()A．生物的遺傳信息儲存在DNA或RNA的核苷酸序列中B．核苷酸序列不同的基因可表達出相同的蛋白質(zhì)C．遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)是表型實現(xiàn)的基礎D．編碼蛋白質(zhì)的基因含遺傳信息相同的兩條單鏈D[生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，即遺傳信息儲存在DNA或RNA的核苷酸序列中，故A項正確。因為密碼子的簡并性，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA堿基序列不同，最終翻譯出的蛋白質(zhì)可能相同，故B項正確。蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者，即生物的表型是通過蛋白質(zhì)體現(xiàn)的，故C項正確。遺傳信息是由堿基序列決定的，DNA兩條單鏈的堿基互補配對，所含遺傳信息不同，故D項錯誤。]5．如圖表示某DNA片段遺傳信息的傳遞過程，①～⑤表示物質(zhì)或結構。a、b、c表示生理過程。請據(jù)圖回答下列問題。(可能用到的密碼子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—賴氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—